植物生长必不可少的营养元素有碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁、锰、锌、铜、硼、钼、氯、镍17种，此外，有些植物还需要硅、钠、钴，被称为有益元素。
植物生长必不可少的17种营养元素，缺少其中任何一种就不能正常生长；按不同作物所需的比例，供应必不可少的营养元素是作物健壮生长的必要条件，任何偏废都将造成作物营养失调或导致减产、品质下降，或易受病虫害侵袭，或对自然灾害抗逆性差等。
在有限的耕地多产粮食需要种植高产品种作物，大多数高产品种比普通品种需肥量大，且所需养分后移，一次性基施要能满足作物生长后期所需的养分，最好施用含一定数量缓释氮的复合肥料；高产作物易于倒伏，要求茎秆粗壮，并具有一定的植株形态，竖立的叶片增加接受光照强度及透风性能，最好能施用含有足够数量活性硅、钙的复合肥料，以增强茎秆叶片强度；高产作物要求强化光合作用，而氮、镁、铁养分合理的配合，可增加叶绿素的含量；因此，高产作物不仅需要氮、磷、钾肥，它对养分的需求更为全面。
化肥是粮食的“粮食”，总的说来，当前我国的化肥行业为作物提供的“粮食”是“精粉”、“细粮”的高浓度复合（混）肥料。
人们早已认识到长期吃白面、精米，对健康不利。农作物也是一样，施氮过多，叶子变得软弱，草坪耐踩踏性差；肉质肥厚的叶片最受害虫青睐；在植物体内代谢过程中，与抗病害有关的苯酚化合物减少，木质素含量低。例如：低氮下，每100克干稻叶木质素含量为1100微克，高氮下，则为500微克；若氮素过剩，苯酚代谢关键酶的活性也降低，使抗病能力低下。若植物地下部分根冠后的生长区缺钙，会使根变得“有漏洞”，导致病毒由根部入侵。
日本文献报导，过量施氮的洋葱不耐贮藏，易腐烂；水稻的稻热病（枯萎病）是与多施氮导致的硅、木质素含量低有关；施氮多的水稻易生白背飞虱，因为这种昆虫喜食含可溶性氮高的水稻新叶；氮多、缺硫、缺钾栽培的南瓜易遭瓜类害虫缘蝽的侵害；过施磷肥易使大葱患干腐病。
施钙，可减轻西红柿的溃疡病、青枯病、萎凋病；洋葱的黑霉病；生菜的灰霉病；白菜、芸豆的根腐病；苹果的黄腐病等。天脊的硝酸磷肥、硝酸磷钾肥含有一定量的水溶性钙，若适当调节成分，可成为蔬菜、果树的抗病害肥料。
施硅，可抑制水稻枝叶褐变病、稻瘟病、纹枯病、叶枯病、小粒菌核病；大麦、小麦的白粉病；黄瓜的白粉病、枯萎病、褐斑病；甜瓜、香瓜、草莓、蔷薇、葡萄的白粉病；并可阻碍二化螟、褐飞虱、蚜虫对水稻、小麦的侵袭，减轻虫害。钙镁磷肥含大量能为作物吸收的、硅酸链小于1纳米的活性硅，是抗病害肥料的基础原料。
施锰，可减轻小麦立枯病，大麦线虫病，黄瓜白粉病，土豆瘦果病。
施铜，可减轻小麦立枯病、白粉病、茎黑变病；黄瓜的白粉病。
施锌，可减轻小麦根腐病，生菜、水芹由丝状菌引起的病害。
施硼，可减轻小麦、黄瓜的白粉病，大白菜的根腐病。
在我国，中国农科院原土肥所开展了通过调节作物营养，增强作物抗病能力的研究，并在指导实践中取得了良好成效。
郑州大学的研究人员基于许多中微量元素不足是导致不少作物抵抗力下降，引发病虫害的主要原因之一，认为平衡供应作物不同营养元素，就能起到植物“健身防病的作用，合理的肥料配方能使农作物健壮成长，发挥代替农药的作用，从而减少化学农药的施用量。郑州大学郑州乐喜施磷复肥技术研究推广中心、北京海依飞科技公司与贵州福泉磷肥厂合作开展了“矫正土质、减轻病害、促进作物健康生长的专用肥”系列研究，利用低品位磷矿及难溶性钾矿、低品位含钾伴生矿等，分别生产三类熔融磷钾肥均含有可被作物吸收利用的SiO220%～35%、CaO20%～30%，MgO8%～10%、FeO0.5%～2%，产品定名“6818”。在施肥设计中，依据作物适宜的土壤中盐基饱和度比例为CaO5/8、MgO2/8、K2O1/8，以此计算土壤必须的施CaO、MgO、K2O的量，在这种最佳的盐基比例下，作物的品质好且稳定。国家“十一五”科技支撑计划“复合（混）肥养分高效优化技术研究”课题组多位成员对“6818”产品进行了田间试验。中国农业大学资环学院陈新平课题组、吉林农业大学资环学院高强课题组及郑州大学李菂萍课题组分别在江苏、黑龙江、吉林、河南、山东进行的农化试验表明：“6818”的配方肥，对高产水稻有明显抗倒伏功能；“6818”中的枸溶性P2O5、枸溶性K2O与磷酸二铵、氯化钾中的水溶性P2O5、K2O等效；“6818”蔬菜专用肥大棚黄瓜、西葫芦根腐病，颈脊腐病、霜霉病发生率低，畸形果率少。
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